Оптика и квазиоптика СВЧ. Молотков Н.Я - 156 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

состав неполяризационного света, падающего на кристалл. Следовательно, обыкновенная и необыкновенная
волны, распространяющиеся в одноосном кристалле при падении на него естественного света, некогерентны, а
их фазы нескоррелированы.
Рассмотрим теперь падение на одноосный двоякопреломляющий кристалл линейно поляризованной
волны, полученной, например, из естественного света с помощью дихроичного поляризатора. Пусть главная
линия поляризатора составляет с главной оптической осью кристалла произвольный угол α. В этом случае углы
i
α для всех элементарных волн, входящих в состав падающего на кристалл света, одинаковы и равны углу α.
Так как электрический вектор
i
E каждой элементарной волны, выходящей из поляризатора, составляет с
главной оптической осью двоякопреломляющей пластинки одинаковый угол α, то всякая элементарная
линейно поляризованная волна в кристалле распадается на две волны (обыкновенную и необыкновенную) с
взаимно перпендикулярными линиями поляризации, причём их фазы совпадают, т.е. они скоррелированы.
Следовательно, для всех падающих на кристалл элементарных волн
i
E соотношения между их вкладами в
обыкновенную и необыкновенную волны, которые возбуждаются в кристалле, также будут одинаковыми.
Иными словами, обыкновенная и необыкновенная волны порождаются одними и теми же элементарными
волнами, входящими в состав естественного света, падающего на кристалл. Именно благодаря наличию
поляризатора достигается временная когерентность обыкновенной и необыкновенной волн. Таким образом,
обыкновенная и необыкновенная волны, возникающие в одноосном кристалле при падении на него линейно
поляризованного света,
когерентны. Однако, так как линии поляризации обыкновенной и необыкновенной
волн взаимно перпендикулярны, то несмотря на их когерентность они не могут интерферировать. Тем не менее,
взаимодействие двух когерентных волн с ортогональными линиями поляризации приводит к их
сложению,
которое следует отличать от явления интерференции поляризованных волн.
Рассмотрим теорию сложения двух когерентных волн с взаимно перпендикулярными линиями
поляризации. Пусть имеется пластинка анизотропного одноосного кристалла, вырезанная параллельно его
главной оптической оси
Z. Допустим, что перед пластинкой установлен обычный источник света и поляризатор
так, что электрический вектор
E
волны, падающий на пластинку, составляет произвольный угол α с её главной
оптической осью
Z. Плоскость пластинки совпадает с плоскостью чертежа (рис. 239). Линия ОП соответствует
главной линии поляризатора. Линейно поляризованная волна
E
в анизотропной пластинке распадается на две
когерентные волны (обыкновенную
о
E
и необыкновенную
е
E ) с взаимно перпендикулярными линиями
поляризации (
о
E
⊥
е
E
). Амплитуды этих когерентных волн можно найти из пространственной диаграммы
(рис. 239):
Ε
о
= Ε sinα; Ε
е
= Ε cosα. (4.10.1)
Уравнения колебаний когерентных волн на входе анизотропной пластинки
можно записать в виде
ε
о
= Е
о
sin
t
ω
= E sinα sin
t
ω
;
ε
e
= Е
e
sin
t
ω
= E cosα sin
t
ω . (4.10.2)
Исключая из этих выражений время t, найдём уравнение линейно
поляризованной волны, падающей на пластинку:
α=
ε
ε
tg
о
e
; (4.10.3)
при α = 45° получим
1
о
=
ε
ε
e
. (4.10.4)
График колебаний вектора E перед пластинкой показан на рис. 240, а.
Так как обыкновенная и необыкновенная волны имеют в анизотропной пластинке различную фазовую
скорость
о
о
n
c
V =
;
e
n
c
V =
e
, то на выходе из неё они приобретают разность фаз δ, которая определяется
оптической разностью хода ∆ =
d (n
о
– n
e
), т.е. )(
2
о e
nndk −
λ
π
=∆=δ
, где
λ
π
=
2
k
– волновое число, n
о
и n
е
,
соответственно, показатели преломления для обыкновенной (
µε=
x
n
о
) и необыкновенной ( µε=
ze
n ) волн;
d – геометрическая толщина пластинки. Уравнения колебаний для обыкновенной и необыкновенной волн на
выходе из двоякопреломляющей пластинки могут быть записаны в виде
ε
о
= Е
о
sinωt; ε
e
= Е
e
sin(ωt + δ), (4.10.5)
Рис. 239

Страницы